CN107923990B - 智能拖缆回收设备 - Google Patents

Abstract

提供了用于操作拖缆回收设备（116）来收回地震拖缆（112）的系统和方法，所述地震拖缆（112）例如是被从其拖引船（110）切断的拖缆。拖缆回收可以被远程地激活，以使拖缆到达在其处更易于收回所述拖缆的表面。

Description

智能拖缆回收设备

相关申请的交叉引用

本申请要求对2015年6月1日提交的题为“Smart Streamer Recovery Device（智能拖缆回收设备）”的美国临时申请号62/169,262的优先权，其通过引用整体地并入本文中且用于所有目的。

技术领域

本发明涉及用于定位并收回从拖引船切断的海洋地震拖缆的系统。更具体而言，本发明涉及将海洋拖缆提升到可以对它们进行回收的表面的可漂浮系统。

背景技术

一般借助于将地震拖缆拉到水面以下的船舶来执行井和天然气勘探的海上数据采集。这些海洋地震拖缆的长度一般为3000至15000米，并且被拖曳到约20至60英尺的深度处。拖缆包括数百个水听器或其它地震传感器，其检测从浅声源反射穿过次底层（sub-bottom layer）并向上返回到水听器的地震波。然后，这些波通过拖缆传输到拖引船，在那里它们可以被处理以获得关于水下地层（formation）的信息。

经常将远程控制的线缆矫平机（leveler）（或水鸟设备（bird device））附连到拖缆以保持拖缆水平并控制其深度。这些矫平机包括翼部，可以对所述翼部进行调整以使拖缆在被拉着穿过水时上升或下潜。一般地需要10到15个线缆矫平机来维持对拖缆的适当控制。

远程控制的罗盘也被固定在沿着拖缆长度的各位置处，以提供用于确定拖缆方位的手段。这些罗盘将航向数据传输回地震勘测船，在那里可以利用该航向数据来计算拖缆的方位。

拖缆、线缆矫平机和罗盘包括昂贵的电子装备块。单条拖缆的成本可以达到数十万美元。地震拖缆经常被撕成碎片或者被水中的障碍物（诸如石油和天然气钻井平台、蟹笼、钓鱼线等）从地震勘测船整个拉走。因为拖缆的成本很高，所以收回切断的拖缆以便它们可以被修复和重新使用是高度合期望的。

地震拖缆一般填充有轻质油、凝胶或固体压载材料以提供沿着拖缆长度的中性浮力。因此，当拖缆被从拖引船切断时，它不会容易地上升到表面，也不会下沉到底部。相反，拖缆会取决于水的盐度和任何水流而逐渐地改变深度。因此，线缆由于正被拖曳而产生的冲力以及洋流可以把拖缆携带相当长的距离，其中拖缆的深度仅逐渐地改变或在一些情况下显著地改变。因此，定位被切断的拖缆的方位是极其困难的。

目前用于收回海洋地震拖缆的程序一般不令人满意。虽然将发射器放入拖缆中以提供用于一旦拖缆被切断就定位拖缆的手段是可能的，但仍难以从水中收回拖缆。潜水员有必要在物理上定位拖缆并附连某种类型的线缆或漂浮设备以将拖缆带到表面。

发明内容

鉴于上文，显而易见的是，提供用于收回被从其拖引船切断的地震拖缆的系统和方法将是本领域中的重大进步，所述系统和方法可以被远程地激活以使得拖缆到达在其处能够更容易地收回所述拖缆的表面。本文中公开并要求保护这样的系统。

简要描述

在下文中，对本发明的实施例进行参考。然而，应当理解的是，本发明不限于具体描述的实施例。相反，以下特征和元件的任何组合，不管是否与不同的实施例有关，都可设想用于实施和实践本发明。此外，在各种实施例中，本发明提供了优于现有技术的众多优点。然而，尽管本发明的实施例可以实现优于其它可能的解决方案和/或优于现有技术的优点，但是通过给定实施例是否实现特定优点并不是本发明的限制。因此，以下方面、特征、实施例和优点仅仅是例证性的，并且不被认为是所附权利要求的要素或限制，除非在（一个或多个）权利要求中被明确地阐述。同样地，对“本发明”的引用不应被解释为本文中所公开的任何发明主题的概括，并且不应被认为是所附权利要求的要素或限制，除非在（一个或多个）权利要求中被明确地阐述。

本发明的一些实施例经由供计算机化系统上执行的程序代码来实施。程序模块或算法或程序产品定义了实施例的功能（包括本文中描述的方法），并且可以被包含在各种非暂时性计算机可读介质上。例证性的计算机可读介质包括但不限于：（i）永久存储在不可重写存储介质（例如，计算机内的只读存储器设备、CD-ROM盘或可通过适当的驱动系统读取的一次写入多次读取（WORM）驱动）上的信息；（ii）存储在可重写存储介质（例如，硬盘或可移除驱动系统内的磁盘、可擦除/可编程设备和闪速存储器）上的可更改的信息；以及（iii）存储在此类介质上并通过通信介质（诸如通过有线或无线网络）传递到计算机系统的信息。后一实施例具体包括从互联网和其它（例如，基于云的）网络下载的信息。这样的计算机可读介质当携带指导本发明的功能的计算机可读指令时代表本发明的实施例。

一般而言，为了实施本发明的实施例而执行的例程可以是操作系统或具体的应用、组件、程序、模块、对象或指令序列的一部分。本发明的计算机程序通常包括众多指令，这些指令将被本地计算机转译成机器可读格式和因此的可执行指令。此外，程序包括变量和数据结构，它们或者驻留在程序本地，或者在存储器中或存储设备上被找到。此外，在下文中描述的各种程序可以基于在本发明的具体实施例中实施它们所用于的应用来进行标识。然而，应当认识到的是，下面的任何特定的程序术语仅仅是为了方便而使用，并且因此，本发明不应当被限制为仅用于由此类术语标识和/或暗示的任何具体的应用中。

附图说明

图1图示出根据本发明的实施例的示例性地震勘测。

图2图示出根据本发明的实施例的示例性拖缆设备。

图3A图示出操纵设备。

图3B示出具有拖缆回收模块的实施例。

图4图示出根据本发明的实施例的示例性控制系统。

具体实施方式

图1图示出根据本发明的实施例的示例性地震勘测系统或装置100。如图所示，地震勘测船110可以拖曳一个或多个地震源111以及一条或多条拖缆或拖缆线缆112。每条拖缆线缆112可以包括多个地震传感器113。示例性地震传感器包括水听器、地震检波器、诸如加速度计的质点运动传感器等中的任何一个或多个或其组合。

在一个实施例中，可以将一个或多个操纵设备或深度控制器114耦合到线缆112中的每一条。可以将操纵设备配置成控制相应线缆的深度和/或横向方位以使得维持拖缆线缆阵列的可接受形状。为了促进这一点，操纵/深度控制设备114可以配备有翼部和/或翅片中的一个或多个，其可以可控以操纵相应拖缆的部分并调整拖缆阵列的形状。图1还图示出换向器（或扫雷器）115。换向器115可以使拖缆线缆阵列在被拖曳时散布成使得在拖缆线缆112之间维持可接受的距离。

地震源111可以是被配置成朝着海床130将一股压缩空气释放到水柱中的气枪。来自气枪111的一股压缩空气生成可向下朝着海床130行进的地震波，并且穿透海床下的表面和/或从海床下的表面反射。来自次表面的反射可以由地震传感器113记录为地震数据。可以对经由地震传感器113采集的地震数据进行处理以形成次表面层的图像。这些图像可以由地质学家进行分析以识别可能包括碳氢化合物或其它感兴趣的物质的区域。

在一个实施例中，拖缆线缆112中的每一条还可以配备有一个或多个拖缆回收设备116。拖缆回收设备可以使与其附连的在操作期间通常被拖曳在水面以下的地震拖缆在突变的情况下到达表面。例如，如果拖缆因为被陷入障碍物中或者被过路船舶割断等而从船舶脱离，则拖缆回收设备可以促进回收昂贵的拖缆以及其各种附属物。

拖缆回收设备一般包括一筒压缩气体，这筒压缩气体可以被激活以使一段拖缆或漂浮设备膨胀，从而使拖缆线缆到达表面并允许回收。常规的拖缆回收设备包括深度传感器，并且被编程成在达到预定义的深度阈值时激活回收。然而，在一些情况下，可能并不期望仅仅因为一段拖缆处于阈值深度就触发拖缆回收设备。例如，在操作期间，拖缆阵列可能行进通过具有强涡流的区域，所述涡流可能暂时性地将拖缆的一部分拖拽至阈值深度。在这样的情况下，因为拖缆在通过包括涡流的区域之后可以正常运行，所以可能不期望触发拖缆回收设备。本发明的实施例提供了一种智能拖缆回收设备，其可以是可编程的、和或例如从地震勘测船动态地控制和监控的，如将在下面讨论的那样。

返回参考图1，拖缆线缆或地震拖缆112可以包括通信网络117（虚线）以用于在船舶与拖缆112中的和/或附连到拖缆112的各种设备之间、或者在拖缆112中的和/或附连到拖缆112的各种设备之间交换诸如命令信号、数据信号、电力等的信号。示例性命令信号可以包括用以控制一个或多个操纵和/或深度控制设备114的信号、用以触发拖缆回收设备116或对其进行编程的命令等。示例性数据信号可以包括例如来自设备114和116的状态数据、来自传感器113的地震数据、由一个或多个传感器113和设备114等测量的诸如温度、压力、深度等的环境数据等等。设备113、114和116可以直接电气连接到网络117，或者替换地，在其它实施例中，可以无线耦合到网络117。

虽然在图1中图示出硬接线网络117，但在替换实施例中，可以实施任何合适的有线或无线类型的通信网络。例如，在一些实施例中，可以使用声学网络、电磁网络、无线电感性或电容性通信网络、光学网络、基于射频的网络、蓝牙网络等来在船舶与拖缆设备之间或在拖缆设备之间传送数据和/或命令。在仍其它实施例中，可以使用有线和无线网络元件的组合来连接图1所图示的地震勘测系统的各种组件。

在本发明的一个实施例中，可以将单个拖缆设备配置成执行多个拖缆相关的功能。图2图示出根据本发明的实施例的示例性拖缆设备200。如图所示，拖缆设备200可以包括具有一个或多个翼部210（以示意性形式示出）的操纵和/或深度控制模块，并因此可以能够充当操纵设备，特别是如图2所示的深度控制设备。在替换实施例中，可以用翅片来代替翼部，以使设备200成为横向操纵设备。一般而言，翼部/翅片以及用以促进设备的横向和/或垂直操纵的其它控制表面的任何合适的安置都落入本发明的范围内。

在一个实施例中，也可以将拖缆设备200配置成作为拖缆回收设备来操作。因此，拖缆设备200可以包括拖缆回收系统或模块220，其可以包括压缩空气罐以及当期望回收时可以膨胀的漂浮设备或正浮力元件。

如在图2中进一步图示出的，拖缆设备可以包括电源或电池231、控制电路232、马达233、罗盘234和声学换能器235。电池231可以是任何类型的电池，不管是可再充电的还是不可再充电的，并且可以被配置成为拖缆设备200的各种组件供电。拖缆设备200或回收模块220也可以携带其自己的可再充电电池或原电池。替换地，可以将电力无线地或经由有线电力连接传输到设备200和/或模块220。

可以将马达233配置成控制翼部210的角度，从而促进与拖缆设备200附连的拖缆的操纵。还可以将马达233配置成在某些情况下触发拖缆回收模块220，从而使漂浮设备膨胀。在替换实施例中，可以提供分离的马达或致动器来触发拖缆回收模块。

因此，可以在单个或组合壳体中提供集成设备200，其具有操纵或深度控制模块210以及回收模块220，所述操纵或深度控制模块210具有马达致动的翼部、翅片或其它控制表面，所述回收模块220具有被配置成将拖缆（或拖缆段）提升到表面以进行回收的正浮力设备，如本文中描述的那样。在这些实施例中，可以提供单个电池/电源231、控制器232、马达/致动器233、罗盘/定位系统234以及换能器235来为这两个模块服务。替换地，或者可以以专用形式提供这些组件中的一个或多个，例如，其中马达控制器系统232/233用于翼部或其它控制表面，并且分离的电力和/或致动器控制系统用于拖缆回收模块220。深度控制、操纵和拖缆回收功能也可以使用合适的通信协议经由分立设备来提供，如下面描述的那样。

可以将罗盘或定位系统234配置成确定拖缆设备200的方位。可以使用罗盘数据来计算拖缆设备所附连到的拖缆中的传感器的方位或地震拖缆阵列的形状。罗盘数据还可以用于控制对翼部210的操纵。拖缆设备200可以包括任何数量的传感器以收集各种类型的有用勘测数据，例如深度传感器、温度传感器、盐度传感器、密度传感器等。在一些实施例中，拖缆设备200还可以包括诸如水听器、地震检波器、加速度计等的地震传感器以收集地震数据。

可以将声学换能器235配置成从地震勘测船接收声学信号和/或将声学信号传输到地震勘测船，或者从其它拖缆设备接收声学信号/将声学信号传输到其它拖缆设备。在本发明的一个实施例中，声学换能器235可以与地震勘测船通信以确定拖缆设备200的方位，从而促进地震阵列中的传感器方位、地震阵列的形状等的计算。

在一个实施例中，声学换能器235可以用于通过测量通信期间由哺乳动物生成的声音、水中的移动等来检测海洋哺乳动物的存在。在一些实施例中，还可以将声学换能器配置成生成声学信号。所生成的声学信号可以用于将数据传送到地震勘测船、被设计成阻拦海洋哺乳动物或用于任何其它合适的目的。

控制电路232可以控制拖缆设备200中的各种组件的操作。在一个实施例中，可以将控制电路232配置成基于预先编程的逻辑和来自传感器的测量数据来完全自主地操作。例如，可以将控制电路配置成使用来自深度传感器的深度测量来调整翼部210，以将拖缆设备维持在预定义的深度处。

在一些实施例中，控制电路232可以确定是否存在用于触发拖缆回收模块的预定义条件。用于触发拖缆回收模块的示例性预定义条件可以包括与地震勘测船的通信丢失、与地震勘测船的通信丢失达预定义的时间段、检测到预定义的深度、预定义深度的持续达预定义的时间段等。

在替换实施例中，可以将控制电路232配置成与地震勘测船上的对应的控制器/控制者（无论是计算机还是人类）协力工作。例如，控制电路可以使用通信接口来经由通信网络（例如，图1的网络117）与地震勘测船进行通信。通信可以包括指示潜在故障条件的数据，例如阈值深度的测量。这样的通信可以触发地震勘测船上的警报，从而促进在船舶上载有的控制器/控制者进行干预和适当的决策。还可以将控制电路232配置成经由通信网络从地震勘测船接收命令以采取预定义的动作，例如触发拖缆回收模块。

本发明的实施例不限于如图2所示的拖缆设备200中的功能设备的特定布置。在替换实施例中，在拖缆设备200中可以包括两个或更多个功能设备（例如，横向操纵设备、垂直操纵设备、拖缆回收设备、罗盘、声学换能器等）和传感器的任何数量、任何类型和任何布置。通过将多个功能组合到单个设备中，可以大大地减少附连到拖缆的设备的总数量，从而降低地震系统的成本。本发明的实施例也不受本文中所图示的拖缆设备的特定形状的限制。一般而言，拖缆设备可以具有任何期望的形状，并且可以包括可以彼此附连以形成拖缆设备的任何数量的模块。

此外，可以使用功能设备和传感器的任何组合来创建可以在预定义的位置处附连到拖缆的各种各样的拖缆设备。在一个实施例中，拖缆设备可以具有模块化设计，其可以促进在操作期间例如在地震勘测船上对地震拖缆设备的动态组装。换句话说，可以通过将期望的功能模块和传感器模块彼此附连来形成拖缆设备，并且可以基于勘测操作者的需求在勘测之前或者在操作期间执行这样的耦合。

在本发明的一个实施例中，可以通过修改现有的操纵设备来形成拖缆回收设备。图3A图示出常规的操纵设备310。如图所示，操纵设备310包括主体或壳体311，其包括电源或电池系统312、马达或马达/致动器313和控制电路314。将包括翼部316（以示意性形式示出）的可拆卸翼部模块315附连到主体311，使得马达/致动器313被附连到翼部模块315的翼部316并被配置成控制翼部模块315的翼部316的角度。

在一个实施例中，翼部316或整个翼部模块315可以被移除并且被拖缆回收模块所代替，如图3B所示。与图3A的拖缆设备310一样，图3B的拖缆设备320也包括相同的主体311，其包括电源或电池312、马达313和控制电路314。然而，用拖缆回收模块或设备325来代替图3A的翼部模块315。

将拖缆回收模块325附连到主体311，使得马达或致动器313被耦合到拖缆回收模块325并被配置成激活拖缆回收模块325的压缩空气罐或类似的气体储藏器326。在被马达激活时，压缩空气罐或储藏器326将使漂浮设备327膨胀，或致动类似的正浮力元件327。当如本文中描述的那样将操纵设备转换成拖缆回收设备时，控制电路314可以被重新编程成如本文中描述的那样使拖缆设备320作为拖缆回收设备进行操作。

在这些实施例中，有线和无线通信二者都可以在具有翼部/控制表面模块315的操纵或深度控制器310与具有回收模块325的拖缆设备320之间进行，使得可以使用操纵/深度控制设备310的控制器314、使用通过电感性或电容性组件（或其它有线或无线系统）无线传送到拖缆设备320上的回收模块325的激活信号来执行深度监控、控制和激活决策。如上所述，可以无线地或经由有线连接来传输电力，或者回收设备320可以携带其自己的可再充电电池或原电池312。

可以将诸如回收模块325的准备就绪和致动器/储藏器326中的气压之类的状态传输到操纵设备/深度控制器310以用于传输回到用户船上（例如，通过有线或无线网络），或者拖缆设备320可以被提供有合适的接口或收发器系统以通过网络传送数据。

替换地，集成的回收/操纵设备可以在单个组合壳体内包括操纵模块和回收模块二者。在这些实施例中，集成设备可以利用相同或分离的马达/致动器和控制器子系统来进行操纵和回收功能，如上文描述的。

拖缆设备320可以包括任何数量的其它功能设备和/或传感器（例如，以上关于图2所描述的设备和传感器）。此外，本文中描述的拖缆回收设备可以附加地包括存储器设备以及促进拖缆设备的操作所必需的其它电子电路。

返回参考图1，可以将本文中关于图2、图3A-B所描述的拖缆设备中的任何一个或多个附连到拖缆112。此外，本发明的实施例不受拖缆设备的具体形状以及拖缆设备沿拖缆的相对配置和/或定位的限制。

例如，在一个实施例中，拖缆设备可以与拖缆112分离并且不同，并且被配置成经由一个或多个附连设备（例如，连接到拖缆设备并被配置成卷绕拖缆的辊环）附连到拖缆。在替换实施例中，拖缆设备可以被成形成使得在拖缆设备主体中限定用于接收拖缆的通道。在仍其它实施例中，可以将拖缆设备配置成连接两个拖缆节段并且定位成与拖缆位于同一直线。

不管形状、方位和连接机制如何，拖缆设备都可以被配置成经由通信网络与地震勘测船传送数据、状态等，并由地震勘测船控制。地震拖缆设备的控制可以包括在操作期间对拖缆设备进行编程或重新编程、触发拖缆设备的功能（例如，拖缆回收）、设置/调整用于激活的阈值深度等。

在本发明的一个实施例中，可以将地震勘测船配置成使用从各种拖缆设备接收的数据作为一个整体来监控地震拖缆阵列的状态。在一个实施例中，可以将地震勘测船配置成基于突变事件可能发生或正在发生的确定而选择性地触发装备有拖缆回收功能的一个或多个拖缆设备。

例如，在一个实施例中，如果拖缆阵列的一个部分中的拖缆设备指示它们正在下沉，则地震勘测船可以前摄地触发地震阵列的其它部分中的一个或多个拖缆回收设备以发起回收。这样的前摄动作可以阻止整个阵列下沉并潜在地陷入深水流，所述深水流可能会把所述阵列和任何脱离的拖缆冲到可能难以定位它们以进行回收的位置。

在另一实施例中，如果地震勘测船失去电力并且开始迅速地减速，则地震勘测船可以前摄地发出信号通知拖缆回收设备激活。在这样的情况下，地震阵列的冲力有可能将会将拖缆带到船舶下方并带到船舵中，这可能会损坏拖缆。因此，通过激活拖缆回收设备并使拖缆到达表面，可以避免损坏拖缆。

如以上所讨论的，可以选择性地进行回收设备的前摄触发，使得避免预防突变条件的预期目标。换句话说，可以不同时触发所有的拖缆回收设备。船舶操作者或计算机可以确定将最大化预期结果的可能性的具体位置处的具体拖缆回收设备，并选择性地发出信号通知所述具体拖缆回收设备激活。

虽然本文中公开了经由船舶对拖缆设备的集中控制，但是在替换实施例中，可以将拖缆设备配置成直接与彼此通信并且控制各自的功能性。在一个实施例中，如果与地震勘测船的通信丢失，则拖缆设备可以经由可用的通信网络彼此通信以协调促进拖缆回收的动作。

例如，如果拖缆从船舶脱离并失去通信，并且拖缆的第一端开始下沉，则在第一端处的拖缆回收设备可以与另一端处或沿着拖缆的其它部分的拖缆回收设备进行通信，以前摄地激活并促进拖缆回收。在一些实施例中，拖缆设备也可以彼此通信以调整操纵设备的角度，以促进穿过水柱朝向海面的高效行进。拖缆设备也可以彼此通信以共享电力、共享可能并非在所有的拖缆设备处都可用的传感器数据等。

图4图示出根据本发明的实施例的示例性控制系统400。可以将控制系统400配置成如本文中描述的那样控制多个拖缆回收设备。如图4所图示的，控制系统400可以包括船舶计算机410和通过通信网络430连接的多个拖缆回收设备（或拖缆设备）420。船舶计算机410可以包括一个或多个处理器411、存储器412、输入/输出设备414、存储415和通信接口416。

输入/输出设备414可以包括诸如鼠标、键盘、触摸屏等的输入设备以及诸如CRT监视器、LCD显示器、平板计算机等的输出设备。可以将输入设备配置成接收来自船舶操作者的输入，包括对拖缆设备420的命令。存储设备415存储供控制系统400使用的应用程序和数据。

典型的存储设备包括硬盘驱动、闪速存储器设备、光学介质、网络和虚拟存储设备等。通信接口416可以将船舶计算机410连接到通信网络430，所述通信网络430可以包括如上所述的有线网络、无线网络或其组合。

存储器412优选地是随机存取存储器，其足够大以保存本发明的必要编程和数据结构。虽然存储器412被示出为单个实体，但是应当理解的是，存储器412实际上可以包括多个模块，并且存储器412可以以多个级别存在，从高速寄存器和高速缓存到速度较低但更大的DRAM芯片。

例证性地，存储器412包含操作系统417。众所周知的操作系统的示例包括Windows® 操作系统、Linux®操作系统的发行版以及IBM的AIX和OS/2®操作系统以及其它操作系统。更一般地，可以使用支持本文中公开的功能的任何操作系统。

存储器412还被示出包含导航程序418，其在由（一个或多个）处理器411执行时为在地震勘测期间协调拖缆设备的操作提供支持。例如，在一个实施例中，导航软件可以促进对拖缆回收设备、操纵设备等的编程/重新编程。为了促进这样的控制，可以将导航程序418配置成生成警报或以其它方式提示来自勘测操作者的如本文中讨论的那样的输入。存储器412还可以包含应用419和勘测数据450。应用419可以定义用于操作地震拖缆设备的控制逻辑。勘测数据450可以包括关于例如各种拖缆设备的状态、方位等的数据。

拖缆设备420可以包括可以类似于关于船舶计算机410所描述的处理器411、存储器412、操作系统417和输入/输出设备414的处理器421、存储器422、操作系统427和输入/输出设备424。拖缆设备的存储器422可以包括应用429和数据460。应用429可以包括用于控制功能模块470（例如，拖缆回收模块、操纵模块等）中的一个或多个的控制逻辑。还可以将应用429配置成监控传感器480并将传感器数据存储为数据460。

如上所述，在一个实施例中，可以将应用429配置成通过使用输入输出设备424和网络430与船舶计算机410传送数据/状态来与导航软件418或应用419协同操作。可以将应用配置成经由网络从船舶计算机410接收命令，其中所述命令可以影响功能模块470的操作或者对应用429中的逻辑进行编程/重新编程。在替换实施例中，可以将应用429配置成在没有来自船舶计算机410的输入的情况下自主地操作拖缆设备或与之相关联的一个或多个功能模块。

在一个实施例中，如上文中描述的，可以将第一拖缆设备420的应用429配置成经由网络430与另一个或多个拖缆设备420的应用429进行通信和协同操作。

示例

提供了用于收回被从拖引船切断的地震拖缆的各种系统和方法。拖缆回收可以被远程地激活，以使拖缆到达在其处更易于收回所述拖缆的表面。

在这些各种示例和实施例中，提供了一种如本文中描述的拖缆回收设备。附加的实施例包括一条或多条地震拖缆（每条包括至少这样的一个拖缆回收设备）以及用于回收被提供有所述拖缆回收设备的一条或多条拖缆的方法和系统。非暂时性计算机可读数据存储介质还可以被提供有存储在其上的程序代码，其中所述程序代码可在计算机处理器上执行以操作这样的系统或执行这样的方法，以用于使用一个或多个拖缆回收设备回收一条或多条拖缆。

合适的地震拖缆设备包括回收模块，并被配置用于耦合到可在水柱中拖曳的地震拖缆，其中所述回收模块包括耦合到漂浮设备或正浮力元件的致动器。可以将模块控制器或控制处理器配置成触发致动器，以便响应于特定的（例如，预定的或实时的）回收条件被满足的确定而部署所述设备。

将回收模块配置成当正浮力元件被部署时将地震拖缆的至少一部分提升到水柱的表面。替换地，当一个或多个这样的条件同时地或以特定的顺序被满足时（例如，通信丢失之后紧接着深度信号和/或漂移信号，这指示拖缆设备已经从拖引船脱离或存在某其它系统故障）可以部署所述设备。

取决于应用，致动器可以包括被配置成当由控制器触发时使正浮力元件膨胀的压缩气体或流体储藏器。替换地，可以使用点火器或类似的触发机制来发起放出气体的化学反应，从而导致正浮力元件的部署。可以使用其它合适的触发和致动机制来部署类似的漂浮设备。

在集成地震回收和操纵设备的实施例中，地震拖缆设备包括操纵模块。操纵模块包括被配置成将地震拖缆操纵至相对于水柱的表面的选定横向方位和/或深度的至少一个翼部、翅片或其它控制表面。可以包括马达以使用相同的本地机载设备控制处理器或分离的操纵马达控制器来定位控制表面。附加的组件可以包括电池或电源以及罗盘或定位系统，所述罗盘或定位系统被配置成确定地震拖缆设备（以及所述设备与之耦合的地震拖缆的相关联的段）的方位、速度、深度和方向中的一个或多个。

回收条件可以包括控制器与拖曳地震拖缆穿过水柱的船舶上、在勘测中使用的另一地震勘测船上或在另一远程位置中的远程系统控制计算机之间的通信的丢失，或者通过所述丢失来指示。例如，可以通过与远程计算机的通信的瞬时丢失或通过持续达预定时间段的通信丢失来触发回收。用于通信丢失（及其它回收指标）的合适的预定时段在应用之间有所不同，例如，从超过五或十分钟到超过一个小时，这指示拖缆已经被切断或通信网络在其它方面故障或受到损害。替换地，预定时间可以略少或略多，例如两个小时、几个小时或一天或更多。

地震拖缆设备可以利用深度信号来使用设备本身上的压力传感器或者沿着地震拖缆分布的地震传感器中的一个或多个检测地震拖缆在水柱的表面下方的预定义深度。在这些应用中，回收条件可以通过预定义深度信号持续达预定时间段来满足，这指示拖缆（或其一段）处于或低于预定深度。设备还可以包括速度传感器或定位系统（例如，GPS或其它导航系统），其被配置用于确定地震拖缆相对于水柱的拖曳速度或方位，其中回收条件通过漂移信号指示拖曳速度丢失达预定时间段来满足。

因此，回收条件可以包括预定义的深度信号、预定勘测区域外的拖缆的方位和/或拖曳速度丢失或漂移信号或者由它们来指示，其中的每一个都可以持续达预定的时间段。替换地，深度、方位和/或速度信号可以基本上是实时的或瞬时的，或者它们可以以预定的顺序发生。例如，通信丢失可能指示地震拖缆（或其部分）已被从拖引船切断或脱离，而随后的深度信号或拖曳速度丢失信号指示该拖缆段已开始下沉或漂移。

在附加示例中，地震拖缆设备包括被配置用于接收远程回收信号的接收器或收发器系统，其中所述远程信号来自系统控制计算机以指示回收条件已被满足。还可以提供发射器或收发器系统来将这样的远程回收信号中继到其它地震拖缆设备，无论该回收信号是由远程系统控制器还是由单独的拖缆设备中的一个生成的。

例如，可以提供声学“点对点”收发器系统，以在沿着同一拖缆线缆分布、或拖曳拖缆阵列中的不同拖缆线缆上的数个回收模块或地震拖缆设备之间传送回收信号。替换地，可以使用声学、电磁、硬接线、光学、射频、蓝牙网络以及类似的有线或无线网络组件的任何组合来在单独的地震拖缆设备之间和/或在地震拖缆设备与拖引船上或在其它远程位置中的远程地震勘测控制器之间传输深度、定位、速度和回收信号数据。

在一些应用中，可以通过网络将数据传输到远程计算机或系统控制器，以便确定是否要发布拖缆回收命令以便广播到一个或多个拖曳拖缆线缆上的选定的地震拖缆设备。例如，系统控制器可以向位于特定拖缆线缆在其处被切断了的位置之后的选定设备、或者向已脱离拖缆线缆上的所有设备发布回收命令。替换地，系统控制器可以向所有设备发布全局回收信号。单独的地震拖缆设备也可以被提供有被配置用于所选点对点数据通信的收发器，指示回收条件已被单独的设备中的一个或多个满足。

装置实施例包括一条或多条地震拖缆，每条地震拖缆都具有被配置用于部署在水柱中的多个地震传感器。沿每条地震拖缆布置至少一个回收模块，每个模块包括耦合到正浮力设备的致动器以及控制器，所述控制器被配置成响应于回收条件来触发致动器部署正浮力设备。将正浮力设备配置成当回收条件被满足时将相应的地震拖缆的至少一部分提升到水柱的表面。

地震传感器可以包括水听器、地震检波器和质点运动传感器中的一个或多个或其组合。地震传感器生成包括地震数据、温度数据、压力数据和深度数据的数据信号的组合，这些数据可以经由网络与远程控制计算机或在单独的拖缆设备之间进行传送。

例如，每个回收模块可以包括收发器，其被配置用于通过与位于远处的地震系统控制计算机通信的网络传送来自地震传感器的数据信号，其中所述数据信号包括如上所描述的地震数据、温度数据、压力数据和深度数据中的一个或多个。还可以将收发器配置用于通过网络从系统控制计算机接收回收信号，其中所述回收信号基于传输的数据本身或者响应于来自回收模块中的另一个的对应信号来指示回收条件被满足。

回收条件还可以通过如下来满足：与位于远程的系统控制计算机的通信丢失例如在预定的时间段之后，或与位于远程的系统控制计算机的通信丢失以与诸如持续的深度信号或者漂移（拖曳速度丢失）信号之类的其它指标的预定的顺序或组合。例如，回收条件可以通过漂移信号或通过指示地震拖缆中的一条的至少一部分已达到预定义深度（或者在该深度以下）的压力数据来满足，并且这样的信号可以在网络通信丢失之后或在没有与远程地震系统控制计算机的这样的通信的情况下持续达预定的时间段。

回收模块可以包括被配置用于生成指示回收条件被满足的远程回收信号的发射器或收发器，以及被配置用于从系统控制计算机或另一回收模块接收远程回收信号的接收器或收发器，其中作为响应，模块控制器触发致动器以部署正浮力设备。回收信号的通信可以例如基于沿着特定的连续拖缆节段的通信或使用所编码的回收模块（或地震拖缆设备）识别数据而是选择性的。因此，可以取决于数据是指示沿着特定拖缆节段的局部故障、整条拖缆线缆的故障还是更系统性的问题（例如，整个地震阵列或阵列的相当大的一部分与拖引船的通信完全丢失）而使用全局或局部回收信号。

每个回收模块还可以包括具有一个或多个控制表面的操纵系统，所述控制表面被致动以将相应的地震拖缆操纵至相对于水柱的表面的选定深度或方位。在一些示例中，操纵和回收组件可以用基本上整体的壳体组合到单个设备中。

致动器本身可以利用被配置成当由控制器触发时使正浮力设备膨胀的气体储藏器。气体储藏器、控制器和操纵系统也可以与罗盘或定位系统共享共同的壳体。

地震勘测系统实施例包括被配置用于将多个地震传感器部署在水柱中的一条或多条地震拖缆。沿每条地震拖缆布置一个或多个拖缆设备，每个设备包括耦合到正浮力模块的致动器与控制器，所述控制器被配置成响应于回收条件而触发致动器。正浮力模块部署以当回收条件被满足时将地震拖缆的至少一部分提升到水柱的表面。

提供与沿每条地震拖缆布置的拖缆设备通信的系统控制器。将系统控制器配置成如上文描述的那样与拖缆设备传送数据，并且确定回收条件是否被满足。

例如，可以将系统控制器配置成响应于针对单个拖缆设备满足了回收条件而选择性地发出信号通知沿每条地震拖缆布置的拖缆设备，其中多个选定的模块控制器触发相应的正浮力模块以提升地震拖缆的对应部分。也可以将每个拖缆设备中的模块控制器配置成以独立的方式（例如，在没有与系统控制器通信的情况下或响应于与系统控制器的通信丢失）确定回收条件是否被满足。

拖缆设备中的每一个都可以包括收发器，其被配置成与拖缆设备中的其它拖缆设备传送指示回收条件被满足的数据。可以基于沿着特定的拖缆线缆或拖缆节段的位置（如上所述）或者使用指示所有对应的模块控制器应该触发它们各自的致动器的全局信号来选择所述其它设备，而不存在与系统控制器的其它通信。

在集成实施例中，拖缆设备中的每一个都包括被配置成控制相应的地震拖缆相对于水柱表面的深度或方位的操纵模块。因此，回收模块可以用标准的“水鸟”或类似设备来代替操纵模块，或者操纵和回收模块子系统可以组合到单个壳体中。

如本文中所描述的，还包括操作地震系统的方法。此外，计算机可读存储介质可以被提供有可在处理器上执行以便实行所述方法并操作对应的系统的程序代码。

虽然关于示例性实施例描述了本发明，但应当理解的是，可以做出改变并且可以替代等同物以使本公开内容适应于不同的材料、问题和情况，而同时仍保留在本发明的精神和范围内。因此，本发明不限于所描述的特定示例，而是包括落入所附权利要求的范围内的所有实施例。

虽然上文这样指向本发明的实施例，但是可以设计本发明的其它和另外的实施例而不脱离其基本范围，并且其范围由下面的权利要求来确定。

Claims (18)

1.一种地震拖缆系统，包括：

回收模块，其被配置用于耦合到部署在水柱中的地震拖缆，所述回收模块包括耦合到正浮力元件的致动器；

控制器，其被配置成响应于回收条件被满足而触发所述致动器以部署所述正浮力元件；以及

接口，其被配置用于传送指示所述回收条件被满足的外部回收信号；

操纵或深度控制设备，其耦合到所述地震拖缆，所述操纵或深度控制设备被配置成生成所述外部回收信号，其中所述接口被配置成经由电感性或电容性信号或其组合无线地接收由所述操纵或深度控制设备生成的所述外部控制信号；

其中所述正浮力元件被配置成当所述回收条件被满足时将所述地震拖缆的至少一部分提升到所述水柱的表面。

2.根据权利要求1所述的系统，进一步包括具有被配置成将所述地震拖缆操纵至相对于所述水柱的表面的选定方位或深度的至少一个翼部、翅片或其它控制表面的操纵或深度控制设备。

3.根据权利要求2所述的系统，其中所述致动器包括被配置成当由所述控制器触发时使所述正浮力元件膨胀的气体储藏器。

4.根据权利要求1所述的系统，其中所述接口被通信耦合到控制计算机，所述控制计算机被配置成经由包括声学网络、电磁网络、光学网络、基于射频的网络和蓝牙网络中的一个或多个的网络将所述外部回收信号传送到地震拖缆设备。

5.根据权利要求1所述的系统，其中所满足的回收条件包括所述控制器和与拖曳所述地震拖缆穿过所述水柱的地震勘测船通信的网络之间的通信丢失、所述通信丢失持续达预定时间段。

6.根据权利要求1所述的系统，其中所满足的回收条件包括指示所述地震拖缆或其部分在所述水柱表面以下的至少选定深度的压力信号，所述压力信号持续达预定时间段。

7.根据权利要求1所述的系统，进一步包括发射器或收发器，其被配置成在所述回收条件被满足时生成用于传送到其它这样的地震拖缆系统的远程回收信号。

8.一种地震拖缆装置，包括：

一条或多条地震拖缆，每条地震拖缆都具有被配置用于部署在水柱中的多个地震传感器；

沿每条地震拖缆布置的至少一个回收模块，每个回收模块包括耦合到正浮力设备的致动器和控制器以及收发器，所述控制器被配置成响应于回收条件被满足而触发所述致动器部署所述正浮力设备，所述收发器被配置用于从远程处理器接收外部回收信号，所述外部回收信号指示所述回收条件被满足；

操纵或深度控制模块，其耦合到所述地震拖缆中的一条并与所述至少一个回收模块进行数据通信，所述操纵或深度控制模块被配置成确定所述回收条件是否被满足，其中所述操纵或深度控制模块与所述回收模块经由电感性或电容性信号或其组合进行无线数据通信；

其中所述正浮力设备被配置成当所述回收条件被满足时将相应的地震拖缆的至少一部分提升到所述水柱的表面。

9.根据权利要求8所述的装置，其中所述地震传感器包括水听器、地震检波器和质点运动传感器中的一个或多个或其组合。

10.根据权利要求8所述的装置，其中所述回收条件通过与所述远程处理器的通信丢失达预定的时间段来满足。

11.根据权利要求8所述的装置，其中所述收发器被进一步配置用于通过网络传送数据信号，所述数据信号包括地震数据、温度数据、压力数据和深度数据中的一个或多个。

12.根据权利要求11所述的装置，其中所述回收条件通过压力数据指示所述地震拖缆中的对应的一条处于或低于选定深度达与所述网络的通信丢失之后的预定时间段来满足。

13.根据权利要求8所述的装置，每个回收模块包括：

被配置用于生成指示所述回收条件被满足的远程回收信号的收发器；以及

被配置用于从另一这样的回收模块接收这样的远程回收信号的接收器或收发器，其中所述控制器触发所述致动器以部署所述正浮力设备。

14.根据权利要求8所述的装置，其中每个操纵或深度控制模块包括具有一个或多个控制表面的操纵系统，所述一个或多个控制表面被致动以将相应的地震拖缆操纵至相对于所述水柱的表面的选定深度或方位。

15.一种操作海洋地震勘测系统的方法，所述海洋地震勘测系统包括：

被配置用于将多个地震传感器部署在水柱中的一条或多条地震拖缆；

沿每条地震拖缆布置的一个或多个拖缆设备，每个拖缆设备包括耦合到正浮力模块与模块控制器的致动器，所述模块控制器被配置成响应于回收条件被满足而触发所述致动器，其中所述正浮力模块部署以当所述回收条件被满足时将所述地震拖缆的至少一部分提升到所述水柱的表面；以及

系统控制器，其与沿着每条地震拖缆布置的相应的拖缆设备中的至少一个进行数据通信，其中所述系统控制器被配置成响应于所述控制器与拖曳所述一条或多条地震拖缆穿过所述水柱的地震勘测船通信的网络之间的通信丢失以及漂移信号指示所述相应的地震拖缆穿过所述水柱的拖曳速度显著丢失达预定时间段来确定所述回收条件是否被满足；

所述方法包括：

将所述一条或多条地震拖缆部署在所述水柱中；

响应于所述回收条件被满足而触发所述致动器中的至少一个部署相应的正浮力模块；以及

回收对应的地震拖缆或其部分。

16.根据权利要求15所述的方法，其中所述系统控制器被配置成响应于所述回收条件被满足而选择性地发出信号通知沿着每条地震拖缆布置的所述拖缆设备，其中所述模块控制器中的一些触发相应的正浮力模块以将所述地震拖缆中的一条或多条的对应部分提升到所述水柱的表面，而所述模块控制器中的其它则不会。

17.根据权利要求15所述的方法，其中每个拖缆设备中的所述模块控制器被配置成响应于与所述系统控制器的通信的丢失而确定所述回收条件是否被满足，其中所述拖缆设备中的每一个包括收发器，所述收发器被配置成与所述拖缆设备中的其它拖缆设备传送指示所述回收条件被满足的数据。

18.根据权利要求15所述的方法，其中所述拖缆设备中的每一个都包括操纵模块，其被配置成控制所述相应的地震拖缆相对于所述水柱的表面的深度或方位。

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